Programmieren nach SPS und MLC
Programmieren nach SPS und MLC
Programmieren nach SPS und MLC
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
<strong>Programmieren</strong> <strong>nach</strong><br />
EN 61131-3 2 nd ED<br />
<strong>SPS</strong> <strong>und</strong> <strong>MLC</strong><br />
Steuerung diskreter Prozesse 2
<strong>SPS</strong>-Technik <strong>und</strong> MotionControl<br />
Kennenlernen der speicherprogrammierbaren Steuerung (<strong>SPS</strong>) als wesentliches<br />
Realisierungsmittel von Automatisierungsaufgaben<br />
EN 61131-3 - Gr<strong>und</strong>lagen der objektorientierten Programmierung<br />
speicherprogrammierbarer Steuerungen.<br />
Basisliteratur: EN 61131-3, Kompendium mit wesentlichen Übersichten <strong>und</strong> Tabellen<br />
Programmierkonzept IndraLogic (Vorbereitung auf den ersten Praktikumsversuch)<br />
Programmierung in unterschiedlichen Programmiersprachen,<br />
Ablaufsprache (Petri-Netz), Kontaktplan, Funktionsbausteinsprache, Anweisungsliste, Strukturierter<br />
Text.<br />
Bedienung mittels interner HMI-Oberfläche (Mensch-Maschine-Schnittstelle)<br />
Erweiterung der klassischen <strong>SPS</strong>-Programmierung um die Motionkomponente.<br />
Gr<strong>und</strong>gedanken der Motion-Programmierung (Nutzung des intelligenten Antriebs)<br />
PLCopen - Industriestandard auf dem Gebiet der Motion-Programmierung,<br />
Ableitung der Anforderung an die MotionControl-Funktionsbausteine.<br />
Konfigurieren eines Systems <strong>und</strong> Realisierung von Bewegungen<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Motion-Logic-Control: Gerätefamilie - Übersicht<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
Neu im Versuch <strong>MLC</strong><br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Konventionelle Antriebstechnik im Druckbereich<br />
Label- <strong>und</strong> Verpackungsdruck, Formulardruck,<br />
Großdruckmaschinen für Zeitungsdruck, Papierverarbeitungsmaschinen, u. a.<br />
Ein drehzahlgeregelter<br />
Hauptantrieb treibt die<br />
gesamte Maschine an<br />
Längs- <strong>und</strong> Stehwellen,<br />
Getriebe <strong>und</strong><br />
Zahnriemen verteilen das<br />
Antriebsdrehmoment an<br />
die Maschinenaggregate<br />
Die mechanische<br />
Kopplung erzwingt<br />
gleichzeitig den<br />
Synchronlauf aller<br />
Walzen<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
Anleger Druckwerk 1<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
A<br />
G<br />
D<br />
Druckwerk 2 Druckwerk n<br />
A<br />
Hauptmotor<br />
G<br />
D<br />
.....<br />
A<br />
G<br />
D<br />
Rotations-<br />
Stanze
Heutige Antriebstechnik im Druckbereich<br />
Die Motion Control-Steuerkarte<br />
berechnet die aktuelle Position einer<br />
elektronischen Leit-Welle, die<br />
Leitachsposition.<br />
Die Positionssollwerte werden über<br />
Lichtwellenleiter an die<br />
Einzelantriebe übertragen. SERCOS<br />
interface<br />
(IEC 61491)<br />
32-Bit Auflösung <strong>und</strong> Genauigkeit<br />
Übertragung an alle Antriebe<br />
gleichzeitig<br />
Berechnung der elektronischen<br />
Getriebefunktion <strong>und</strong> der<br />
Lageregelung im Antrieb alle 250 µs<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
Virtueller<br />
bzw.<br />
realer<br />
Master<br />
Hauptantrieb<br />
Elektronische Welle<br />
SERCOS interface<br />
Mechanische Welle<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Heutige Antriebstechnik im Druckbereich: virtuelle Leitachse<br />
Die virtuelle Leitachse bewegt sich ideal <strong>und</strong> fehlerfrei. Alle Aggregate an einer<br />
Maschine folgen demselben Sollwert.<br />
Die virtuelle Leitachse eliminiert negative Einflüsse von Torsionselastizitäten <strong>und</strong><br />
Getriebespiel auf die Druckqualität.<br />
Stördrehmomente aus einzelnen Baugruppen, z.B. aus Falzapparaten oder<br />
Schneidewalzen, werden nicht mehr über die Wellen an die Druckwerke weitergeleitet.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Heutige Antriebstechnik im Druckbereich<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
Dezentrale Einzelantriebe<br />
an den Baugruppen<br />
Direktantriebe<br />
treiben einzelne Walzen
Gliederung<br />
Eine effektive Lösung setzt voraus:<br />
Leistungsfähige Antriebe<br />
Verbindung von Motion <strong>und</strong> <strong>SPS</strong>-Technik (PLCOpen)<br />
Vorgefertigte Baugruppen in Hard- <strong>und</strong> Software<br />
Standardisierung<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Komponenten<br />
(Versorgungseinheit, Antriebsregler, Servomotor)<br />
Versorgungeinheit<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
Antriebsregler<br />
Servomotoren<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
Kompaktgerät =<br />
Versorgungseinheit +<br />
Antriebsregler
Aufbau des gesamten Antriebssystems<br />
Versorgungseinheit (mit <strong>und</strong> ohne Rückspeisefähigkeit),<br />
Antriebsregler mit Leistungsteil <strong>und</strong> Steuerelektronik (Regler)<br />
Ein- oder Zweiachs-Ausführung, (Strom-Istwert)<br />
Permanenterregter Servomotor (oder Linearmotor) (Lage-Istwert)<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Aufbau des Servomotors<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
Gehäusemotor<br />
mit internem Datenspeicher für<br />
Motordefault-Daten<br />
- Spitzenstrom<br />
- max. Dauerstrom<br />
- max. Drehzahl<br />
- Motortyp....<br />
wahlweise absolute oder relative<br />
optische Positionsdatenerfassung<br />
- 4194 304 je Umdrehung<br />
- relativ = 1 Motor-Umdrehung<br />
- absolut = 4096 Motor-<br />
Umdrehungen
Prinzip der Positionsdatenerfassung (Lage)<br />
Auswertung der Position erfolgt beim Einschalten des Motors (grün), 1 von 512<br />
Auflösung pro Umdrehung (rot): 512* 2 13 = 4 194 304<br />
Beim Absolutwertgeber: Spezialgetriebe 1 : 16 : 256 : 4096 mit 3 Zusatzscheiben<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Prinzip der Positionsdatenerfassung (Lage)<br />
Indirekte<br />
Winkelmessung<br />
Lastseitiges Messen<br />
Lastseitiges Messen<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
Antrieb (Anbaumotor)<br />
mit hochauflösenden optoelektronischen<br />
Gebern (4.194.304 /U)<br />
Antriebe mit Untersetzungsgetriebe,<br />
externer Geber, lastseitig,<br />
rotatorisch oder linear<br />
Direktantrieb,<br />
externer Geber, lastseitig,<br />
rotatorisch oder linear<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Elektrischer Antrieb zur Bewegungssteuerung mit Getriebe + Lineargetriebe<br />
Arbeitsblatt Motion Control, Prof. Janschek<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Prinzipschaltung der Steuerelektronik (Regler)<br />
Lage- oder drehzahlgeregelter Antrieb mit unterlagerter Stromreglung<br />
Zugriff auf Daten über „Parameter“<br />
„S“ (SERCOS), „P“ (product), „A“ (axis), „C“ (control)<br />
kritische Parameter sind schreibgeschütz oder mit Master-Passwort<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Gliederung<br />
Eine effektive Lösung setzt voraus:<br />
Leistungsfähige Antriebe<br />
Verbindung von Motion <strong>und</strong> <strong>SPS</strong>-Technik (PLCOpen)<br />
Vorgefertigte Baugruppen in Hard- <strong>und</strong> Software<br />
Standardisierung<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Verbindung von Motion <strong>und</strong> <strong>SPS</strong>-Technik (PLCOpen)<br />
Notwendigkeit, aus der Sicht eines Anwenders -analog zum <strong>SPS</strong>-Standard<br />
EN 61131-3- eine einheitliche Handlungsplattform zu schaffen<br />
Beitritt diverser Industrieunternehmungen zur PLCOpen, mit dem Ziel, eine<br />
einheitliche PLC-Motion-Plattform in unterschiedliche Ausbaustufen zu<br />
definieren:<br />
Bausteine, die eine Achse bedienen<br />
- geschwindigkeitsgeregelt (Continuous Motion)<br />
- lagegeregelt (Discrete Motion)<br />
Bausteine, die mehrere Achsen koordinieren (Synchronized Motion)<br />
- Getriebe<br />
- Kurvenscheiben<br />
Technologiebausteine aus der Erfahrung häufig wiederkehrender<br />
Prozesse<br />
Sinnvollerweise sollte ein einheitliches Fehlerhandling definiert werden<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Verallgemeinerter Bewegungsablauf, Fahrt von S a <strong>nach</strong> S b ,<br />
Arbeitsblatt Motion Control, Prof. Janschek<br />
s(t): Lage (position)<br />
v(t): Geschwindigkeit (velocity)<br />
a(t): Beschleunigung (acceleration, deceleration)<br />
b(t): Ruck (jerk)<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Definition des Verhaltens einer realen Achse<br />
(Zustandsdiagramm)<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
Standstill<br />
MC_Power,<br />
Leistungszuschaltung<br />
Continuous Motion, Stopping<br />
MC_MoveVelocity,<br />
Bewegung mit konstanter<br />
Geschwindigkeit<br />
MC_Stop,<br />
aktiver Stop der Achse<br />
Errorstop<br />
MC_Reset<br />
Discrete Motion<br />
MC_MoveAbsolute,<br />
Fahre zu absoluter Position<br />
MC_MoveRelative,<br />
Füge zu aktueller Position Distanz hinzu<br />
MC_MoveAdditive,<br />
Verlängere laufende Fahrt um Distanz<br />
Synchronized Motion<br />
MC_GearIn, MB_GearInPos, MC_GearOut<br />
Getriebe, geschwindigkeits- <strong>und</strong> lagesynchron<br />
MC_CamIn, MC_CamOut<br />
Kurvenscheibe
MC_Power - Leistungszuschaltung<br />
Axis AXIS_REF enthält Informationen zur konkreten Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
Enable BOOL Solange "Enable" TRUE ist, ist die Leistung zugeschaltet<br />
Status BOOL tatsächlicher Zustand der Leistungszuschaltung<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Der Funktionsbaustein steuert die Leistungszuschaltung (ein oder aus). Sie benötigen für<br />
jede reale Achse eine separate Instanz dieses Bausteines.<br />
Der eingeschaltete Baustein ist die Voraussetzung für jede Bewegung, Beschleunigung<br />
oder Bremsung.<br />
Ein Sondersituation ergibt sich beim Baustein MC_Stop. Hier wird die Position durch den<br />
Antrieb aktiv gehalten. Damit kann bei aktivem MC_Stop der Baustein MC_Power nicht<br />
abgeschaltet werden.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
AXIS_REF (Adresse der Achse)<br />
AXIS_REF ist eine Struktur, die Informationen zur korrespondierenden Achse enthält. Die<br />
Informationsübergabe erfolgt per VAR_IN_OUT an alle IndraMotion-Funktionsbausteine, die<br />
in der “ML_PLCopen.lib" definiert sind.<br />
Die Information wird für jede konfigurierte Achse als Instance dieser Struktur unter dem<br />
Namen der Achse als „Globale Daten“ bereit gestellt.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_MoveVelocity<br />
- Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit<br />
VAR_IN_OUT Axis AXIS_REF enthält Informationen zur konkreten Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Startet die Bewegung bei steigenden Flanke<br />
Velocity REAL Maximalwert der Geschwindigkeit (muss nicht unbedingt erreicht werden) [u/s].<br />
Acceleration REAL Beschleunigung (stets +) (Erhöhung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
Deceleration REAL Abbremsung (stets +) (Verminderung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
VAR_OUTPUT InVelocity BOOL Geschwindigkeit erreicht (erstmals erreicht)<br />
CommandAborted BOOL Kommandoabbruch durch <strong>nach</strong>folgendes Kommando<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Dieser Funktionsbaustein steuert eine "niemals endende" Bewegung mit der jeweils<br />
festgelegten Geschwindigkeit. Um die Bewegung zu stoppen, muss der FB durch einen<br />
anderen FB, der ein neues Kommando ausgibt, unterbrochen werden.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_MoveVelocity - Zeitabläufe<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
Abbruch der Bewegung durch<br />
Fremdbaustein/ -instanz
MC_Stop - aktiver Stop der Achse<br />
VAR_IN_OUT Axis AXIS_REF enthält Informationen zur konkreten Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Startet die Aktion bei steigenden Flanke<br />
Deceleration REAL Abbremsung (stets +) (Verminderung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
VAR_OUTPUT Done BOOL Stillstand erreicht<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Der Funktionsbaustein realisiert einen gesteuerten Bewegungsstop <strong>und</strong> überführt die Achse<br />
in den Zustand “Stopping”. Dies stoppt jede beliebige Funktionsbausteinabarbeitung. Mit<br />
dem Setzen des "Done"-Ausgangs, ist der Stillstand erreicht.<br />
Die Position wird aktiv gehalten. Solange die Achse im Zustand "gestoppt" ist, kann kein<br />
anderer FB irgend eine Bewegung mit der gleichen Achse durchführen.<br />
Im Zustand "Stopping" ist es nicht möglich, die Leistung (MC_Power) der Achse<br />
abzuschalten. Wird das Enable der MC_Power-Instanz deaktiviert, bleibt dessen Status<br />
trotzdem, bis das Execute der MC_Stop-Instanz gleichfalls deaktiviert wird, eingeschaltet.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_Stop - Zeitabläufe<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
(Dominantes) Abbremsen einer<br />
Bewegung mit MC_Stop mit<br />
<strong>nach</strong>folgendem „aktiven“ Halten
Minischaltung „<strong>SPS</strong> steuert Achse“<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Verhalten der PLCopen-FBs (Enable/Execute)<br />
Anwendung in MC_ReadActualPosition, MC_ReadStatus,<br />
MC_ReadAxisError, MB_ReadParameter.<br />
Gilt nicht für MC_Power!<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
Gilt außer für Done auch für InVelocity, InGear, InSync<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Beispiele für lineare <strong>und</strong> rotatorische Bewegungen<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Verallgemeinerter Bewegungsablauf, Fahrt von S a <strong>nach</strong> S b ,<br />
Arbeitsblatt Motion Control, Prof. Janschek<br />
s(t): Lage (position)<br />
v(t): Geschwindigkeit (velocity)<br />
a(t): Beschleunigung (acceleration, deceleration)<br />
b(t): Ruck (jerk)<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
PLCopen-FBs, „Discrete Motion“<br />
Bausteine dienen der Steuerung von Bewegungsabläufen von einer<br />
Startposition zu einer Zielposition<br />
MC_MoveAbsolute,<br />
Bewegung zu einer konkreten absolut vorgegebenen Position.<br />
MC_MoveRelative,<br />
Bewegung relativ zu seiner Position zum Zeitpunkt der Aktivierung<br />
MC_MoveAdditive,<br />
Bewegung relativ zu seiner vorher vorgegebenen Zielposition<br />
Hinweis:<br />
Voreinstellung für Form der Lagedaten einer Achse können sein<br />
Modulo z.B. 360°<br />
Absolut<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_MoveAbsolute - Fahre zur vorgegebenen Position<br />
VAR_IN_OUT Axis AXIS_REF enthält Informationen zur konkreten Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Startet die Bewegung bei steigenden Flanke<br />
Position REAL Zielposition für die Bewegung<br />
Velocity REAL Maximalwert der Geschwindigkeit (muss nicht unbedingt erreicht werden) [u/s].<br />
Acceleration REAL Beschleunigung (stets +) (Erhöhung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
Deceleration REAL Abbremsung (stets +) (Verminderung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
VAR_OUTPUT Done BOOL Gewünschte Position erreicht<br />
CommandAborted BOOL Kommandoabbruch durch <strong>nach</strong>folgendes Kommando<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Dieser Funktionsbaustein steuert die Bewegung zu einer konkreten absolut<br />
vorgegebenen Position.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_MoveAbsolute - Zeitabläufe<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
Bewegung,<br />
zu absolut vorgegebener Position<br />
Es läuft MC_MoveAbsolute_1,<br />
von Position 100<br />
<strong>nach</strong> Zielposition 1000<br />
Auf Position 200 wird MC_MoveAbsolute_2<br />
gestartet, Position 300<br />
Resultat: 300<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_MoveRelative - addiere Distanz zur aktuellen Position<br />
VAR_IN_OUT Axis AXIS_REF enthält Informationen zur konkreten Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Startet die Bewegung bei steigenden Flanke<br />
Distance REAL Relativentfernung für die Bewegung (+/-)<br />
Velocity REAL Maximalwert der Geschwindigkeit (muss nicht unbedingt erreicht werden) [u/s].<br />
Acceleration REAL Beschleunigung (stets +) (Erhöhung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
Deceleration REAL Abbremsung (stets +) (Verminderung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
VAR_OUTPUT Done BOOL Gewünschte Position erreicht<br />
CommandAborted BOOL Kommandoabbruch durch <strong>nach</strong>folgendes Kommando<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Dieser Funktionsbaustein führt eine Bewegung relativ zu seiner Position zum Zeitpunkt<br />
der Aktivierung aus.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_MoveRelative - Zeitabläufe<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
Bewegung,<br />
relativ zur Position zum Zeitpunkt der<br />
Aktivierung<br />
Es läuft MC_MoveAbsolute_1,<br />
von Position 100<br />
<strong>nach</strong> Zielposition 1000<br />
Auf Position 200 wird MC_MoveRelative_1<br />
gestartet, Distanz 300<br />
Resultat: 500
MC_MoveAdditive - addiere Distanz zur Zielposition<br />
VAR_IN_OUT Axis AXIS_REF enthält Informationen zur konkreten Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Startet die Bewegung bei steigenden Flanke<br />
Distance REAL Relativentfernung für die Bewegung (+/-)<br />
Velocity REAL Maximalwert der Geschwindigkeit (muss nicht unbedingt erreicht werden) [u/s].<br />
Acceleration REAL Beschleunigung (stets +) (Erhöhung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
Deceleration REAL Abbremsung (stets +) (Verminderung der Energie des Motors) [u/s²]<br />
VAR_OUTPUT Done BOOL Gewünschte Position erreicht<br />
CommandAborted BOOL Kommandoabbruch durch <strong>nach</strong>folgendes Kommando<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Dieser Funktionsbaustein führt eine Bewegung relativ zu seiner vorher vorgegebenen<br />
Zielposition aus.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_Additive - Zeitabläufe<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
Bewegung,<br />
relativ zur vorher vorgegebenen<br />
Zielposition<br />
Es läuft MC_MoveAbsolute_1<br />
von Position 100<br />
<strong>nach</strong> Zielposition 1000<br />
Auf Position 200 wird MC_MoveAdditive_1<br />
gestartet, Distanz 300<br />
Resultat: 1300
MC_Reset - Rücksetzen der Fehler der konkreten Achse<br />
VAR_IN_OUT Axis AXIS_REF enthält Informationen zur konkreten Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Startet die Bewegung bei steigenden Flanke<br />
VAR_OUTPUT Done BOOL Rücksetzen erfolgreich<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Der Funktionsbaustein realisiert den Übergang vom Zustand "ErrorStop" in<br />
den Zustand "StandStill" durch Rücksetzen aller achsinternen Fehler.<br />
Die Ausgänge der Funktionsbausteininstanzen, die den/die Fehler angezeigt<br />
haben, werden dabei nicht beeinflusst.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Verbindung von Motion <strong>und</strong> <strong>SPS</strong>-Technik (PLCOpen)<br />
Notwendigkeit, aus der Sicht eines Anwenders -analog zum <strong>SPS</strong>-Standard<br />
EN 61131-3- eine einheitliche Handlungsplattform zu schaffen<br />
Beitritt diverser Industrieunternehmungen zur PLCOpen, mit dem Ziel, eine<br />
einheitliche PLC-Motion-Plattform in unterschiedliche Ausbaustufen zu<br />
definieren:<br />
Bausteine, die eine Achse bedienen<br />
- geschwindigkeitsgeregelt (Continuous Motion)<br />
- lagegeregelt (Discrete Motion)<br />
Bausteine, die mehrere Achsen koordinieren (Synchronized Motion)<br />
- Getriebe<br />
- Kurvenscheiben<br />
Technologiebausteine aus der Erfahrung häufig wiederkehrender<br />
Prozesse<br />
Sinnvollerweise sollte ein einheitliches Fehlerhandling definiert werden<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Vorgefertigte Baugruppen in Hard- <strong>und</strong> Software<br />
Eine effektive Nutzung der Antriebstechnik setzt eine baugruppenorientierte<br />
(wiederverwendbare) Technik voraus<br />
Analyse der Hauptanwendungen auf derartige Module z.B.:<br />
Elektronisches Getriebe<br />
ϕ Leit<br />
ϕ Folge<br />
Ersatz von mechanischen Getrieben<br />
oder Zahnriemenübertragungen durch<br />
spielfreie elektronische Getriebe<br />
Übersetzung: 1:65535 bis 65535:1<br />
Parametrierung durch zwei ganze<br />
Zahlen. (Analog zu den Zähnezahlen)<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
Drehzahl-Variator-Getriebe<br />
ϕ Master<br />
Variator- Getriebe<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
ϕ Follow<br />
Kontinuierlicher Getriebefeinabgeich,<br />
Schrittweite 10 -2 %.<br />
Definierter Schlupf zwischen der Bahn <strong>und</strong><br />
einer Walze oder eine definierte Streckung<br />
des Papiers
MC_GearIn / MC_GearOut - Getriebefunktionalität<br />
VAR_IN_OUT Master AXIS_REF enthält Informationen zur Master-Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
Slave AXIS_REF enthält Informationen zur Slave-Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Start Getriebefunktion mit geschwindigkeitssynchronem Lauf (0-1-Flanke)<br />
RatioNumerator UINT Getriebeübersetzungsverhältnis - Zähler 1...65535; default: 1<br />
RatioDenominator UINT Getriebeübersetzungsverhältnis - Nenner 1...65535; default: 1<br />
MasterFineadjust REAL "Feinabgleich Getriebeübersetzung": -799,9999%...799,9999%, default: 0.0<br />
VAR_OUTPUT InGear BOOL Getriebe läuft geschwindigkeitssynchron<br />
CommandAborted BOOL Kommandoabbruch durch <strong>nach</strong>folgendes Kommando<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Funktionsbaustein realisiert eine elektronische Getriebefunktion mit Feinabgleich.<br />
Übersetzung: (RatioNumerator/ RatioDenominator) * (1 + MasterFineadjust)<br />
Ziel ist ein geschwindigkeitssynchroner Lauf zwischen Master- <strong>und</strong> Slave-Achse.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MC_GearIn / MC_GearOut - Getriebefunktionalität<br />
VAR_IN_OUT Slave AXIS_REF enthält Informationen zur Slave-Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Abschalten Getriebefunktion mit geschwindigkeitssynchronem Lauf (0-1-Flanke)<br />
VAR_OUTPUT Done BOOL Getriebefunktion abgeschaltet, Slave läuft mit gleicher Geschwindigkeit weiter<br />
CommandAborted BOOL Kommandoabbruch durch <strong>nach</strong>folgendes Kommando<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Funktionsbaustein schaltet die elektronische Getriebefunktion ab.<br />
Überführen der Slave-Achse in die Betriebsart "Continuous Motion" unter Beibehaltung<br />
des letzten Geschwindigkeitswertes, für den Fall, dass kein anderes Kommando ansteht.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
MB_GearInPos / MC_GearOut - Getriebefunktionalität<br />
VAR_IN_OUT Master AXIS_REF enthält Informationen zur Master-Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
Slave AXIS_REF enthält Informationen zur Slave-Achse AXIS_REF (STRUCT)<br />
VAR_INPUT Execute BOOL Start Getriebefunktion mit geschwindigkeitssynchronem Lauf (0-1-Flanke)<br />
RatioNumerator UINT Getriebeübersetzungsverhältnis - Zähler 1...65535; default: 1<br />
RatioDenominator UINT Getriebeübersetzungsverhältnis - Nenner 1...65535; default: 1<br />
MasterFineadjust REAL "Feinabgleich Getriebeübersetzung": -799,9999%...799,9999%, default: 0.0<br />
SyncMode MC_SYNC_DIRECTION 0:= kürzeste Entfernung, 1:= positive Richtung, 2:= negative Richtung<br />
StartMode MC_START_MODE 0:= absolut, 1:= relative<br />
VAR_OUTPUTInSync BOOL Getriebe läuft lagesynchron<br />
CommandAborted BOOL Kommandoabbruch durch <strong>nach</strong>folgendes Kommando<br />
Error BOOL Zeigt an, dass in der FB-Instanz ein Fehler aufgetreten ist<br />
Funktionsbaustein realisiert eine elektronische Getriebefunktion mit Feinabgleich.<br />
Übersetzung: (RatioNumerator/ RatioDenominator) * (1 + MasterFineadjust)<br />
Ziel ist ein lagesynchroner Lauf zwischen der Master- <strong>und</strong> der Slave-Achse.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Automatische Werkstückübergabe in einer Zweispindeldrehmaschine<br />
<strong>nach</strong> [Schönfeld 1998], [VDI, VDE 3684], Arbeitsblatt Motion Control, Steuerung diskreter Prozesse 2<br />
Zielstellung<br />
Zur Verkürzung der Fertigungszeit wird das Umspannen des Werkstückes<br />
(nötig zur Bearbeitung beider Enden) bei laufenden Spindeln bei synchroner Drehzahl<br />
durchgeführt.<br />
Damit erspart man sich jeweils den Ab- <strong>und</strong> Hochlauf der Spindeln.<br />
Anlagenschema<br />
ω<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
1<br />
Spindel 1 Spindel 2<br />
SF1<br />
M1 Werkstück<br />
M2<br />
SF ... Spannfutter<br />
Verfahrachse<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.<br />
SF2<br />
M3<br />
ω<br />
2<br />
z
Gliederung<br />
Eine effektive Lösung setzt voraus:<br />
Leistungsfähige Antriebe<br />
Verbindung von Motion <strong>und</strong> <strong>SPS</strong>-Technik (PLCOpen)<br />
Vorgefertigte Baugruppen in Hard- <strong>und</strong> Software<br />
Standardisierung<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Einfache Schlaufenregelung als Technologie-FB<br />
Schnittstelle<br />
Der Funktionsbaustein für die Schlaufenregelung wirkt ausschließlich auf den Antrieb für<br />
die Materialzufuhr.<br />
Die gewünschte Materialgeschwindigkeit wird vorgegeben.<br />
Es wird versucht, die Schlaufe in einem definierten Fenster zu halten (Min/Max-Wert),<br />
Minimale <strong>und</strong> maximale Geschwindigkeit in % von gewünschter Materialgeschwindigkeit<br />
vorgebbar.<br />
Optionale Erfassung des Coildurchmessers mit einem Sensor.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Einfache Schlaufenregelung als Technologie-FB<br />
Algorithmus<br />
Bei Erreichen des Min-Kontaktes wird die Geschwindigkeit des Coils auf die am Baustein<br />
anliegende Maximalgeschwindigkeit erhöht, um eine größere Schlaufe aufzubauen.<br />
Wird der Min-Kontakt innerhalb der Fehlerreaktionszeit "Te" wieder in Richtung Max-<br />
Kontakt verlassen, so wird noch für die Nachhaltezeit "Ta" mit der erhöhten<br />
Geschwindigkeit gefahren, um dann wieder mit der vorgegebenen<br />
Durchschnittsgeschwindigkeit weiterzufahren.<br />
Vergrößert sich die Schlaufe so weit, dass der Max-Kontakt anspricht, so wird die<br />
Geschwindigkeit auf die am Baustein anliegende Minimalgeschwindigkeit reduziert.<br />
Bei Verlassen des Max-Kontaktes innerhalb der Fehlerreaktionszeit "Te" fährt der Antrieb<br />
noch für die Zeit "Ta" mit reduzierter Geschwindigkeit weiter. Da<strong>nach</strong> wird wieder mit der<br />
vorgegebenen Durchschnittsgeschwindigkeit weitergefahren.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Einfache Schlaufenregelung als Technologie-FB<br />
Fehlerbetrachtung<br />
Steht der Min-Kontakt für eine Zeit größer "Te" immer noch an, so wird ein<br />
Fehler generiert <strong>und</strong> mit gleicher Geschwindigkeit weitergefahren.<br />
Dieser Zustand bleibt so lange bestehen, bis der Kontakt wieder verlassen wird.<br />
Hier<strong>nach</strong> fährt der Antrieb noch für die Nachhaltezeit "Ta" mit der erhöhten <strong>und</strong><br />
da<strong>nach</strong> mit der vorgegebenen Durchschnittsgeschwindigkeit.<br />
Bleibt hingegen der Max-Kontakt für die Zeit "Te" anstehen, so wird die<br />
Geschwindigkeit auf Null reduziert.<br />
Schaltet der Max-Kontakt wieder, so bleibt der Antrieb weiter für die Zeit "Ta"<br />
stehen, um dann wieder auf die vorgegebenen Durchschnittsgeschwindigkeit<br />
"Vm" zu beschleunigen <strong>und</strong> mit dieser Geschwindigkeit weiterzufahren.<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.
Einfache Schlaufenregelung als Technologie-FB<br />
Arbeitsschritte<br />
Technologisches Schema erstellen<br />
Schnittstelle definieren (Variablen deklarieren)<br />
Algorithmus (fehlerfreier Betrieb) erarbeiten<br />
Strategie bei fehlerhafter Arbeitsweise ausarbeiten<br />
Algorithmus (fehlerfreier Betrieb) in Ablauf überführen<br />
erst grob, dann Details<br />
erst Schritte / Transitionen, dann Aktionen<br />
Implementationssprache: was man am besten kann... FBS/ST<br />
Anzeige des aktuellen Zustands temporär am Ausgang des FBs<br />
Test<br />
Ablauf um Fehlerverhalten erweitern<br />
Optimierung, Vorgabe sinnvoller Grenzen der Werte<br />
Dokumentation erstellen<br />
Electric Drives and Controls Dr. V. Hammer; 2006-05-16<br />
© Alle Rechte bei Bosch Rexroth AG, auch für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen. Jede Verfügungsbefugnis, wie Kopier- <strong>und</strong> Weitergaberecht, bei uns.